Дано:
- Массовая доля водорода w_H = 3,250 %.
- Массовая доля кислорода w_O в 1,142 раза больше массовой доли азота w_N: w_O = 1,142 * w_N.
Найти:
а) Массовую долю азота в кислоте Х.
б) Формулу кислоты Х.
в) Структурную формулу молекулы этой кислоты.
Решение:
Согласно условиям задачи, можем выразить массу всех компонентов в виде долей:
w_H + w_N + w_O = 100 %.
Подставим w_O через w_N:
w_H + w_N + 1,142 * w_N = 100 %.
Объединим выражения для w_N:
w_H + 2,142 * w_N = 100 %.
Теперь подставим известное значение для w_H:
3,250 % + 2,142 * w_N = 100 %.
Решим это уравнение для w_N:
2,142 * w_N = 100 % - 3,250 %,
2,142 * w_N = 96,750 %,
w_N = 96,750 % / 2,142 ≈ 45,10 %.
Ответ:
а) Массовая доля азота в кислоте Х примерно 45,10 %.
Теперь найдем массовую долю кислорода:
w_O = 1,142 * w_N,
w_O = 1,142 * 45,10 % ≈ 51,62 %.
На данный момент у нас есть:
w_H = 3,250 %,
w_N ≈ 45,10 %,
w_O ≈ 51,62 %.
Теперь установим формулу кислоты Х. Поскольку массовые доли элементов равны, мы можем использовать их для нахождения соотношений в молекуле.
Молярные массы:
M_H = 1 г/моль,
M_N = 14 г/моль,
M_O = 16 г/моль.
Соотношение масс элементов в кислоте:
n_H : n_N : n_O = (w_H / M_H) : (w_N / M_N) : (w_O / M_O).
Подставим значения:
n_H : n_N : n_O = (3,250 / 1) : (45,100 / 14) : (51,620 / 16).
Посчитаем каждую часть:
n_H = 3,250,
n_N = 45,100 / 14 ≈ 3,221,
n_O = 51,620 / 16 ≈ 3,226.
Теперь можем найти конечное отношение, деля на наименьшую из величин (в данном случае на n_H):
n_H : n_N : n_O ≈ 1 : (3,221 / 3,250) : (3,226 / 3,250) ≈ 1 : 0,99 : 0,99.
Приведем к целым числам:
n_H : n_N : n_O ≈ 1 : 1 : 1.
Таким образом, формула кислоты Х будет CHN1O1, что можно записать как HNO.
Ответ:
б) Формула кислоты Х – HNO.
Для структурной формулы кислоты Х (HNO) можно предложить следующую:
H-O=N, где кислород связан с водородом и азотом, образуя двойную связь с азотом.
Ответ:
в) Структурная формула молекулы кислоты Х: H-O=N.